Спосіб рафінування алюмінію та його сплавів

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к флюсовому рафинированию алюминия и его сплавов. Для рафинирования алюминия применяют флюсы, состоящие из фтористы х и хлористых солей щелочных и щелочноземельных металлов, а также криолит, например: NaCI+KCI+CaF2+Na3AIF 6. Эти флюсы рафинируют алюминий и его сплавы от водорода и неметаллических примесей, но не очищают их от натрия и други х металлических примесей (Курдюмов А.Ф., Инкин С.В. и др. Флюсовая обработка и фильтрование алюминиевых расплавов. М., Металлургия, 1980, с. 196). Наиболее близким решением является флюс, применяемый при процессах флюсования расплавов, называемых "ТАС процессом" и "ТАС-П процессом" (Рафинирование алюминия и его сплавов за рубежом. Производство легких металлов и электродной продукции. Обзорная информация, вып.2, М., ЦНИИцветмет экономики и информации, с.32-33). В этих процессах флюс представляет собой порошок технического фтористого алюминия. Флюс хорошо очищает металл от неметаллических включений, щелочных и щелочноземельных металлов, но не дегазирует металл, поэтому приходится вводить дополнительный процесс дегазации металла. Задачей изобретения является улучшение качества металла путем повышения степени очистки его одновременно от натрия и водорода. Решение поставленной задачи достигается за счет того, что технический фтористый алюминий (порошкообразный либо предварительно гранулированный или окускованный) перед рафинированием прокаливается при температуре 650-900°С. Известно отдельное применение флюсов для рафинирования алюминия и его сплавов от водорода и от натрия. Кроме того все флюсы, за исключением прототипа являются многокомпонентными. От прототипа предлагаемое техническое решение отличается новым свойством флюса, появившимся при прокалке технического фторида алюминия. При производстве технического фторида алюминия используют два метода: "мокрый" и "сухой" (Г узь С.Ю., Барановская Р.Г. Производство криолита, фтористого алюминия и фтористого натрия. М., Металлургия, 1964, с.238. При использовании "мокрого" способа AIF 3 получают осаждением из раствора с последующей прокалкой при температуре 500-550°С. Остаточная влажность продукта составляет до 3%. При "сухом" способе AlF3 получают при взаимодействии HF на Аl2О3 в печах кипящего слоя при температуре 500-600°С, при этом содержание влаги в конечном продукте составляет до 1%. Более глубокая прокалка AIF3 не применяется, так как выше температуры 550°С заметно идет реакция гидролиза. 2AlF3 + 3Н2О = Аl2О 3 + 6 HF, в результате чего содержание фтора в конечном продукте снижается, а получаемый технический AIF3 по содержанию Н 2О: удовлетворяет требованиям основного потребителя-предприятия по электролитическому производству алюминия. Однако для получения флюса очищающего металл не только от щелочных металлов, но и от водорода необходимо полное удаление Н 2О из фторида алюминия, т.к. влага , взаимодействуя с металлом, насыщает последний водородом 2AI + 3Н2О = Аl2О3 + 3Н2. Пример. Проводили рафинирование алюминия-сырца в шамотном тигле при температуре 800 С. Количество рафинируемого металла 1 кг, навеска флюса 5 г, т.е. 0,5% от рафинируемого металла. Исходный алюминий-сырец содержит: Na - 48 × 10-4 %, водорода - 0.31 см 3 /100 г металла. Рафинирование проводили техническим фторидом алюминия ГОСТ 19181-78 предварительно не прокаленным, а также предварительно прокаленным при температурах 600, 650, 700, 800, 900 и 1000°С. Усредненные результаты, по трем на каждый флюс, приведены в таблице. Как видно из примера удовлетворительными свойствами по рафинированию металла обладает технический фторид алюминия предварительно прокаленный при температуре 650-900°С. Верхний температурный предел прокалки фторида алюминия обусловлен тем, что при температуре 1000°С значительно увеличивается летучесть AlF3 (при 900°С упругость пара равна 1 мм.рт.ст. при 1000°С упругость пара 8 мм рт.ст.) и гидролиз AIF3, в результате чего снижается содержание фтора во флюсе и его рафинирующие свойства. Приведенный пример показывает, что применение предполагаемого технического решения по сравнению с прототипом позволяет уменьшить газонасыщенность металла. Так если применение предварительно не прокаленного технического фторида алюминия снижает газонасыщенность металла на 15-20%, то применение предварительно прокаленного AIF 3 при температуре 650-900°С снижает газонасыщенность металла в 3 раза, Для уменьшения заростання рафинирующего оборудования налипшим флюсом фторид алюминия перед прокалкой желательно гранулировать или окусковать.